第一章机床夹具概论

1、知识点知识点技能点技能点l正确认识机床夹具正确认识机床夹具l机床夹具的功能和作用机床夹具的功能和作用l机床夹具的分类机床夹具的分类l机床夹具的组成机床夹具的组成第一节第一节 机床功用夹具及其机床功用夹具及其机械制造总的原则是高质量、高生产率和低成本，而机械制造总的原则是高质量、高生产率和低成本，而机床夹具是确保质量和效率的重要因素。随着科学技术的机床夹具是确保质量和效率的重要因素。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。艺装备。 目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种

2、类总数的类总数的85左右，在生产中大量应用机床夹具是生产的左右，在生产中大量应用机床夹具是生产的必然。而现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换必然。而现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换 代，所以正确认识机床夹具对现代制造业的作用和现代机代，所以正确认识机床夹具对现代制造业的作用和现代机床夹具的发展方向是十分重要的。床夹具的发展方向是十分重要的。机床夹具机床夹具u为保证工件某工序的加工要求，必须在加工前，使工为保证工件某工序的加工要求，必须在加工前，使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。对位置。u 这项工作便是对工件的

3、装夹（安装）。这项工作便是对工件的装夹（安装）。u在成批加工工件时一般都通过夹具来进行。在成批加工工件时一般都通过夹具来进行。u机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。 这里涉及了三层关系：这里涉及了三层关系： 工件相对夹具，工件相对夹具， 夹具相对于机床，夹具相对于机床， 工件相对于机床。工件相对于机床。机床夹具机床夹具 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。利用夹具，可以提高

4、劳动生产率，提高加工精度，过程中。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品；可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。减少废品；可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。因此，夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。 在机械加工过程中，为了保证工件的加工精度，使之在机械加工过程中，为了保证工件的加工精度，使之相对于机床、刀具占有确定的位置，并能迅速、可靠地夹紧相对于机床、刀具占有确定的位置，并能迅速、可靠地夹紧工件，以接受加工或检测的工艺装备称为工件，以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具，简称夹机床夹具，简称夹具。具。其作用是将工件定

5、位，以使工件获得相对于机床和刀具其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。的正确位置，并把工件可靠地夹紧。机床夹具机床夹具 在现代生产中，机在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。占有极其重要的地位。机床夹具机床夹具二、机床夹具的主要功能二、机床夹具的主要功能1、机床夹具的主要功能、机

6、床夹具的主要功能 装夹工件，使工件在夹具中定位和夹紧。装夹工件，使工件在夹具中定位和夹紧。1)定位定位使工件相对于刀具及机床占有正确的加使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置，保证其被加工表面达到工序所规定的各工位置，保证其被加工表面达到工序所规定的各项技术要求。项技术要求。2)夹紧夹紧工件定位后，经夹紧装置施力于工件，工件定位后，经夹紧装置施力于工件，将其固定夹牢，使其在加工过程中保持正确位置将其固定夹牢，使其在加工过程中保持正确位置不变。不变。3）安装）安装(装夹装夹)工件从定位到夹紧的整个过程。工件从定位到夹紧的整个过程。1）直接找正装夹）直接找正装夹 效率低，找正精度效率低，找正精度

7、较高；适用单件小较高；适用单件小批量中形状简单的批量中形状简单的工件。工件。 3） 夹夹 具具 装装 夹夹2）划线找正装夹）划线找正装夹通用性好，但效率通用性好，但效率低，精度不高；适低，精度不高；适用于单件小批量中用于单件小批量中形状复杂的铸件形状复杂的铸件。 操作简单，效率高，操作简单，效率高，容易保证加工精度，容易保证加工精度，适用于各种生产类型适用于各种生产类型 。 工件在机床上的装夹方式，取决工件在机床上的装夹方式，取决于生产批量、工件大小及复杂程度、于生产批量、工件大小及复杂程度、加工精度要求及定位的特点等。加工精度要求及定位的特点等。 直接找正安装法直接找正安装法：是用是用划针、

8、百分表或目测直划针、百分表或目测直接在机床上找正工件位接在机床上找正工件位置后再进行夹紧的装夹置后再进行夹紧的装夹方法。直接找正装夹常方法。直接找正装夹常采用机用虎钳、三爪卡采用机用虎钳、三爪卡盘、四爪卡盘、花盘等盘、四爪卡盘、花盘等工艺装置。如图所示，工艺装置。如图所示，为用百分表直接找正装为用百分表直接找正装夹工件。夹工件。 划线找正安装法划线找正安装法：一般是先按零件图样要求在工件表面划线，一般是先按零件图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，在机床上装夹时用划针或百分划出加工表面的尺寸和位置，在机床上装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。如图所示。表找正后再夹紧。如图所示。专用夹

9、具安装专用夹具安装法：法： 靠专用夹具靠专用夹具保证工件相对保证工件相对于刀具及机床于刀具及机床所需的位置，所需的位置，并使其夹紧。并使其夹紧。3、机床夹具的特殊功能、机床夹具的特殊功能 主要是对刀和导向。主要是对刀和导向。1)对刀对刀调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。位置。2)导向导向如钻床夹具中的钻模板和钻套，能迅速如钻床夹具中的钻模板和钻套，能迅速地确定钻头位置，并引导其切削。地确定钻头位置，并引导其切削。（1）稳定保证加工精度）稳定保证加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互位置精零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互位置精度

10、。夹具的最大功用是保证加工表面的度。夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。位置精度。用夹具装夹用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。（2）提高生产率，降低生产成本）提高生产率，降低生产成本l 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；著地减少辅助工时；l工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚

11、性，可加大切削用量；l可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。构，进一步提高劳动生产率。 （3）扩大机床的加工范围）扩大机床的加工范围 根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工；在车工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工；在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。床上加镗夹具，可完成镗孔加工。 （4）降

12、低对工人的技术要求，降低对工人的技术要求，减轻工人劳动强度减轻工人劳动强度 由于夹具上设置有专门的定位元件以及气动、液压、电由于夹具上设置有专门的定位元件以及气动、液压、电磁等夹紧机构，一方面降低了对工人的技术要求、减轻了工磁等夹紧机构，一方面降低了对工人的技术要求、减轻了工人的劳动强度；另一方面也保证了夹紧工件的可靠性，并能人的劳动强度；另一方面也保证了夹紧工件的可靠性，并能实现与机床的互锁，避免发生事故，保证了操作者和机床设实现与机床的互锁，避免发生事故，保证了操作者和机床设备的安全。备的安全。工件孔位示意图工件孔位示意图钻床夹具钻床夹具 用夹具装夹工件的特点用夹具装夹工件的特点 1、工件

13、在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准、工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的；面与夹具上的定位元件相接触而实现的； 2、夹具预先在机床上已调整好位置，工件通过夹具对于、夹具预先在机床上已调整好位置，工件通过夹具对于机床也就占有了正确的位置；机床也就占有了正确的位置； 3、通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于、通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。刀具的正确位置。 虽然机床夹具的种类繁多，结构也各不相同，但它们的工作原理基本上虽然机床夹具的种类繁多，结构也各不相同，但它们的工作原理基本上是相同的。为了便于研究和说明

14、问题，我们概括出一般夹具所普遍共有的结是相同的。为了便于研究和说明问题，我们概括出一般夹具所普遍共有的结构组成部分如下。构组成部分如下。 机床夹具的组成机床夹具的组成机床夹具的组成机床夹具的组成定位元件定位元件夹紧装置或元件夹紧装置或元件对刀、引导元件对刀、引导元件其它装置或元件其它装置或元件夹具体夹具体连接元件连接元件机床夹具的组成机床夹具的组成 图为用于钻轴套工件上图为用于钻轴套工件上 6H7孔的钻床夹具，工件以内孔及孔的钻床夹具，工件以内孔及端面为定位基准，在夹具的定位销端面为定位基准，在夹具的定位销6及其端面上定位，即确及其端面上定位，即确定了工件在夹具中的正确位置。定了工件在夹具中的

15、正确位置。 拧紧螺母拧紧螺母5，通过开口垫圈，通过开口垫圈4可将工件夹紧，然后由装在钻模可将工件夹紧，然后由装在钻模板板3上的快换钻套上的快换钻套1导引钻头进行钻孔。导引钻头进行钻孔。机床夹具的组成机床夹具的组成(1) 定位元件：定位元件：它与工件的定位基准相接触，用于确它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。如图中对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。如图中的定位销的定位销6。机床夹具的组成机床夹具的组成(2) 夹紧装置或元件夹紧装置或元件 用于夹紧工件，在切削时使工

16、件在夹具中保持既定位置。用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。 如图中的螺母如图中的螺母5和开口垫圈和开口垫圈4。 (3) 对刀、引导元件或装置对刀、引导元件或装置 这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。 用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。如对刀块。 用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。元件。 如图中的快换钻套如图中的快换钻套1。机床夹具的组成机床夹具的组成(4) 连接元件连接元件 使

17、夹具与机床相连接的元件，保证机床与使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。夹具之间的相互位置关系。 (5)夹具体夹具体 用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。成为一个整体的基础件。 它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。相对机床具有确定的位置。如图中的夹具体如图中的夹具体7。 机床夹具的组成机床夹具的组成 (6) 其它元件及装置其它元件及装置 根据加工需要，有些夹具还设有其他装置和机构，根据加工需要，有些夹具还设有其他装置和机构，如分度装置、靠模装置、上

18、下料装置、顶出器和平如分度装置、靠模装置、上下料装置、顶出器和平衡块等。这些元件或装置也需要专门设计。衡块等。这些元件或装置也需要专门设计。 以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。是使工件定准、夹牢。 机床夹具的组成机床夹具的组成夹具的组成及夹具与机床刀具相互关系夹具的组成及夹具与机床刀具相互关系连接元件连接元件导向或对刀元件导向或对刀元件夹紧机构夹紧机构 定

19、位元件定位元件其它装置其它装置 工工 件件 夹具体夹具体机机 床床 刀刀 具具 辅辅 助助 工工 具具 夹具夹具工件在夹具中的定位夹紧夹紧定位在机械加工中，要求加工出来的表面，对加工工件的其它表面保持规定的位置尺寸。因为加工表面是由切削刀具和机床的综合运动所造成，所以在加工时，必须使加工件上的规定表面（线、点）对刀具和机床保持正确的位置才能加工出合格的产品工件：在加工中保持这一正工件：在加工中保持这一正确位置不变确位置不变一、机床夹具的分类一、机床夹具的分类 1）通用夹具）通用夹具：指结构、尺寸已标准化、系列化，且具：指结构、尺寸已标准化、系列化，且具有一定通用性的机床附件，如三爪自定心卡盘、

20、机床用平口有一定通用性的机床附件，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等虎钳、万能分度头、磁力工作台等 。 其特点是适应性强、不需调整稍加调整即可装夹一定其特点是适应性强、不需调整稍加调整即可装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。形状和尺寸范围内的各种工件。 其缺点是夹具的加工精度不高，生产率较低，且难以其缺点是夹具的加工精度不高，生产率较低，且难以装夹形状复杂的工件。装夹形状复杂的工件。 适用于单件小批生产。适用于单件小批生产。 液压 三爪卡盘：用于回转工件的自动装卡 四爪单动卡盘：用于非回转体或偏心件的装卡 平口钳分固定侧与活动侧，固定侧与底面作为定位面，活动侧用于夹紧

21、正弦平口钳，通过钳身上的孔及滑槽来改变角度，可用于斜面零件的装夹平口钳可选附件平口钳可选附件2）专用夹具）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。的夹具。 其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。较长、制造费用也较高。 当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。 只适用于产品固定且批量较大的生产中。只适用于产品固定且批量较大的生产中

22、。 3）可调夹具）可调夹具：可调夹具分为通用可调夹具和成组夹具：可调夹具分为通用可调夹具和成组夹具(也称专也称专用可调夹具用可调夹具)两类。它们的共同特点是：只要更换或调整个别定两类。它们的共同特点是：只要更换或调整个别定位、夹紧或导向元件，即可用于多种零件的加工，从而使多种位、夹紧或导向元件，即可用于多种零件的加工，从而使多种零件的单件小批生产变为一组零件在同一夹具上的零件的单件小批生产变为一组零件在同一夹具上的“成批生成批生产产”。产品更新换代后，只要属于同一类型的零件，就可在此。产品更新换代后，只要属于同一类型的零件，就可在此夹具上加工。由于可调夹具具有较强的适应性和良好的继承性，夹具上

23、加工。由于可调夹具具有较强的适应性和良好的继承性，所以使用可调夹具可大大减少夹具数量，节省设计与制造夹具所以使用可调夹具可大大减少夹具数量，节省设计与制造夹具的费用，减少金属消耗，降低生产成本，缩短生产周期，是实的费用，减少金属消耗，降低生产成本，缩短生产周期，是实现机床夹具标准化、系列化、通用化的有效途径。现机床夹具标准化、系列化、通用化的有效途径。 4）组合夹具）组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，组合夹具是一种模块化的夹具，指按某种工序的加工要求，将一套专门设计、指按某种工序的加工要求，将一套专门设计、制造的标准元件组装而构成的夹具。其灵活制造的标准元件组装而构成的夹具。其灵活多变、功

24、能强、制造周期短、元件可重复使多变、功能强、制造周期短、元件可重复使用。因此，特别适用于新产品的试制和单件用。因此，特别适用于新产品的试制和单件小批生产，在数控加工中应用较多，是夹具小批生产，在数控加工中应用较多，是夹具发展的方向。发展的方向。组合夹具的优缺点： 优点：使用组合夹具可节省夹具的材料费、设计费、制造费，方便库存保管；另外，其组合时间短，能够缩短生产周期，反复拆装，不受零件尺寸改动限制，可以随时更换夹具定位易磨损件； 缺点：组合夹具需要经常拆卸和组装；其结构与专用夹具相比显得复杂、笨重；对于定型产品大批量生产时，组合夹具的生产效率不如专用夹具生产效率高组合夹具的适用范围： 1.组合

25、夹具适用于新产品研制，单件、小批量生产，适用于产品品种多，生产周期短的产品结构； 2.机床设备适用于钻床、加工中心、镗床、铣床、磨床，也可以组合成装配工装、检查的检具和焊接夹具组合夹具的特点的类型组合夹具孔系组合夹具槽系组合夹具根据零件的加工要求，用孔系列组合夹具元件即可快速地组装成机床夹具。该系列元件结构简单，以孔定位，螺栓连接，定位精度高，刚性好，组装方便夹具元件是靠基础板定位基准槽、键来连接各元件而组合成的夹具，所有元件可以拆卸、反复组装，重复使用。元件按其用途可分为基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、合件、其它件八大类进行组合孔系组合夹具孔系组合夹具应用实例孔系组合夹具应用

26、实例槽系组合夹具1一手柄杆 2一长方形基础板3一分度合件4一菱形定位盘 5一螺栓 6一叉形压板 7一方形支撑件 8一快换钻套槽系组合夹具应用实例5）随行夹具 这是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。工件安装在随行夹具上，除完成对工件的定位和夹紧外，还载着工件由运输装置送往各机床，并在各机床上被定位和夹紧。（2） 按夹具使用的机床分类按夹具使用的机床分类 可分为车床、铣床、钻床、镗床、磨床、齿轮机床、可分为车床、铣床、钻床、镗床、磨床、齿轮机床、数控机床夹具等。数控机床夹具等。（1）钻床夹具）钻床夹具（2）铣床夹具）铣床夹具（3）车床夹具）车床夹具 按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动

27、夹按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。具两大类。 1）手动夹具：）手动夹具：应有扩力机构与自锁性能，以减轻劳动强应有扩力机构与自锁性能，以减轻劳动强度与确保安全生产度与确保安全生产 2）机动夹具：）机动夹具：气动、液压、气液增压、电动、电磁、真气动、液压、气液增压、电动、电磁、真空、离心力、自夹紧夹具等空、离心力、自夹紧夹具等（3 3）按夹具的动力源分类）按夹具的动力源分类二、机床夹具的设特点和设计要求二、机床夹具的设特点和设计要求1、设计特点1）设计和制造周期较短。2）夹具的精度一般比工件的精度高23倍。3）夹具与生产条件和操作习惯密切结合。4）通常要求夹具在投产时一次成功。5）设计者要熟悉夹具的制造方法。二、机床夹具的设特点和设计要求二、机床夹具的设特点和设计要求 2、设计要求 1）保证工件的加工精度要求。 2）保证工人的操作方便、安全。 3）达到加工的生产率要求。 4）满足夹具一定的使用寿命和经济性要求。第四节第四节 本课程的性质、内容与任务本课程的性质、内容与任务 一、一、 本课程的性质本课程的性质 本课程是数控技术专业的一门核心课程，是将本课程是数控技术专业的一门核心课程，是将机械设计、互换性与